Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid gehören zu den am häufigsten verwendeten Chemikalien, sowohl in der Industrie als auch im Labor. Sie sind auf verschiedene Weise verbunden. Zwei Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffperoxid beinhalten die Verwendung von Schwefelsäure, obwohl diese weitgehend ersetzt wurden. Mehrere bekannte Laborexperimente und Demonstrationen, die Teil vieler Lehrpläne sind, erfordern diese beiden Verbindungen. Darüber hinaus entsteht durch das Mischen von Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid eine hochkorrosive Lösung mit vielfältigen Einsatzmöglichkeiten in der Halbleiter-, Papier- und Bergbauindustrie.
Wasserstoffperoxid wurde ursprünglich durch Ansäuern von Bariumperoxid mit Salzsäure hergestellt. Bariumchlorid, das ebenfalls bei dieser Reaktion entsteht, wurde durch Zugabe von Schwefelsäure entfernt; sie reagieren, um einen unlöslichen Niederschlag von Bariumsulfat zu erzeugen. Ein nachfolgendes Verfahren beinhaltete die Hydrolyse von Peroxydischwefelsäure, die durch Elektrolyse von Schwefelsäure hergestellt wurde. Heute wird jedoch fast das gesamte Wasserstoffperoxid nach dem Anthrachinon-Verfahren hergestellt, einem wirtschaftlicheren Verfahren, das ohne Schwefelsäure auskommt.
Die Reaktion von Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid erzeugt eine wässrige Lösung von Peroxymonoschwefelsäure (H2SO5): H2SO4 + H2O2 → H2SO5 + H2O. Diese wird wegen ihrer Korrosivität auch als „Piranha-Lösung“ bezeichnet: Sie zerstört schnell die meisten organischen Materialien. Ein anderer Name dafür ist Caros Säure, nach dem deutschen Chemiker Heinrich Caro, der die Säure zuerst herstellte. Reine Peroxymonoschwefelsäure – ein kristalliner Feststoff bei Raumtemperatur – wird nach einem anderen Verfahren hergestellt, aber die Säure wird im Allgemeinen als wässrige Lösung verwendet. Piranha-Lösung wird normalerweise aus konzentrierter Schwefelsäure und 30% Wasserstoffperoxid hergestellt; die Anteile können je nach Verwendung variieren, aber ein 3:1 Verhältnis von Schwefelsäure zu Wasserstoffperoxid ist eine übliche Formulierung.
Diese Säure hat eine Reihe von Anwendungen, muss jedoch sehr sorgfältig zubereitet und gehandhabt werden. Es ist ein starkes Oxidationsmittel und eignet sich besonders zum Entfernen organischer Rückstände. Aus diesem Grund wird es manchmal zum Reinigen von Glaswaren und anderen Laborgeräten verwendet. Die Säure von Caro wird auch in der Halbleiterindustrie häufig als Ätzmittel verwendet und um sicherzustellen, dass Siliziumwafer und andere empfindliche elektronische Komponenten frei von organischen Verunreinigungen sind. Weitere Verwendungen finden sich in der Bergbauindustrie – zum Trennen von Metallen und Erzen und zum Abbau giftiger Cyanidverbindungen aus Abwasser – und in der Papierindustrie – zum Delignifizieren und Bleichen von Zellstoff.
Schwefelsäure kann durch die Reaktion von Wasserstoffperoxid und Schwefeldioxid hergestellt werden: H2O2 + SO2 → H2SO4. Diese Methode wird nicht kommerziell verwendet; Die Reaktion kann jedoch in der Atmosphäre stattfinden – wo sowohl Schwefelsäure als auch Wasserstoffperoxid in geringen Mengen enthalten sind – was zu saurem Regen beiträgt. Wasserstoffperoxid kann auf natürliche Weise durch photochemische Reaktionen entstehen. Schwefeldioxid entsteht bei der Verbrennung schwefelhaltiger fossiler Brennstoffe und natürlich durch vulkanische Aktivität. Für die Bildung von saurem Regen aus Schwefeldioxid wird zwar kein Wasserstoffperoxid benötigt, jedoch verläuft die Peroxidreaktion viel schneller.